(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種のショ糖脂肪酸エステルを含有し、
該ショ糖脂肪酸エステルの含有率が０．００３質量％以上１．０質量％以下であり、
かつ、アルコール類、グリコール類および糖類よりなる群から選択される少なくとも１種を０．００３質量％以上０．５質量％以下の含有率で含有することを特徴とする水性放電加工液。
【請求項２】
前記ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢが、１０以上である請求項１に記載の水性放電加工液。
【請求項３】
前記ショ糖脂肪酸エステル中のモノエステルの含有率が、５０質量％以上である請求項１または２に記載の水性放電加工液。
【請求項４】
前記ショ糖脂肪酸エステルを構成する脂肪酸が、炭素数６〜２４の脂肪酸である請求項１〜３のいずれかに記載の水性放電加工液。
【請求項５】
消泡剤を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の水性放電加工液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性放電加工液に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電加工は、絶縁媒体である放電加工液中、加工電極と導電性の被加工物の間で高周波電圧を印加して金属を溶融除去することによって、形彫り、開孔、切断などを行なう加工法である。このような放電加工に用いられる放電加工液としては、従来ケロシンなどの石油溶剤が多用されていたが、ケロシンなどの石油溶剤は引火性が強く、放電加工時に火災を発生する危険性が高いことから、不燃性の放電加工液として、水、グリコール類や糖類などの多価アルコール類の水溶液などからなる水性放電加工液が使用されるようになった。
【０００３】
しかし、上記のような水性放電加工液では、水が主成分として用いられており、被加工物や加工設備に対する防錆性能が悪いため、種々の防錆成分を添加した水性放電加工液が提案されている。例えば、特許文献１〜３には、防錆成分としてベンゾトリアゾールが添加された放電加工液が開示されている。特許文献４には、脂肪酸：アルカノールアミンのモル比が１：１ないし１：３の混合物を脱水縮合して得られる脂肪酸アミド、糖類および水からなる水溶液系放電加工液が開示されている。また、特許文献５には、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）エタンを０．２重量％以上含有させたものからなる防錆性の水性放電加工液が開示されている。
【０００４】
ところで、水性放電加工液は、放電加工を行うにつれて液中にイオン性の不純物が徐々に蓄積し、加工液の導電率が上昇することとなる。そして、加工液の導電率が大きくなりすぎると、もはや絶縁媒体としての機能を果たさなくなり放電加工を行うことができなくなる。そのため、水性放電加工液を使用する場合には、加工液をイオン交換樹脂に通液して、導電率を一定の範囲（１〜１００μＳ／ｃｍ）に管理する必要がある。
【特許文献１】特開昭５８−１３２４２２号公報
【特許文献２】特許第２５９８７１５号公報
【特許文献３】特開平４−２５０９２１号公報
【特許文献４】特開平２−２４３２２０号公報
【特許文献５】特開昭６１−１８８０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、水性放電加工液を使用する場合は、加工液をイオン交換樹脂に通液する必要があるが、特許文献１〜４に記載の放電加工液では、一般に使用されている強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂の組み合わせによるイオン交換樹脂に通液すると、ベンゾトリアゾールなどの防錆成分が吸着除去されてしまうという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献５に記載の放電加工液では、防錆成分として使用されている１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）エタンがイオン交換樹脂に吸着されにくいものの、その防錆効果は十分でなかった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導電率が低く、防錆性能に優れ、かつ防錆成分がイオン交換樹脂によって吸着除去されにくい水性放電加工液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することができた本発明の水性放電加工液は、少なくとも１種のショ糖脂肪酸エステルを含有することを特徴としている。ショ糖脂肪酸エステルは、非イオン性活性剤であるため、導電率の低い水性放電加工液が得られる。また、ショ糖脂肪酸エステルは、低濃度で強い防錆性能を有し、かつ、イオン交換樹脂に吸着されにくいため、防錆性能に優れ、かつ防錆成分がイオン交換樹脂によって吸着除去されにくい水性放電加工液を得ることができる。
【０００９】
前記ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢは、１０以上であることが好ましい。ＨＬＢが１０以上であれば、ショ糖脂肪酸エステルが、水性放電加工液の主成分として用いられる水によく溶解する。また、前記ショ糖脂肪酸エステル中のモノエステルの含有率は、５０質量％以上であることが望ましい。モノエステルの含有率を高くすることで、ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢを高くすることができる。また、前記ショ糖脂肪酸エステルを構成する脂肪酸は、炭素数６〜２４の脂肪酸であることが好ましい。
【００１０】
本発明の水性放電加工液中の前記ショ糖脂肪酸エステルの含有率は、０．００３質量％〜１．０質量％であることが好ましい。また、本発明の水性放電加工液が、アルコール類、グリコール類および糖類よりなる群から選択される少なくとも１種を含有することも好ましい態様であり、さらに消泡剤を含有することも好ましい態様である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、導電率が低く、防錆性能に優れ、かつ防錆成分がイオン交換樹脂によって吸着除去されにくい水性放電加工液を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の水性放電加工液は、少なくとも１種のショ糖脂肪酸エステルを含有することを特徴とする。
【００１３】
まず、本発明の水性放電加工液に用いられるショ糖脂肪酸エステルについて説明する。本発明に用いられるショ糖脂肪酸エステルとは、ショ糖と、脂肪酸とを脱水エステル化して得られる生成物であり、安全性が高く、食品添加物として指定され、化粧品原料基準・医薬品添加物規格に収載されるものである。
【００１４】
前記ショ糖脂肪酸エステルを構成する脂肪酸としては、特に限定されるものではなく、食用油脂由来の脂肪酸などを使用することができ、飽和脂肪酸および不飽和脂肪酸のいずれも使用することができる。前記脂肪酸の炭素数は６以上が好ましく、より好ましくは８以上であり、２４以下が好ましく、より好ましくは２２以下である。前記脂肪酸の炭素数を６以上とすることによって、得られるショ糖脂肪酸エステルの防錆性を確保し易くなり、また、脂肪酸の炭素数を２４以下とすることによって、得られるショ糖脂肪酸エステルの水への溶解性を確保し易くなる。なお、脂肪酸の炭素数が２４を超えると、得られるショ糖脂肪酸エステルの水への溶解性が確保し難くなり、水性放電加工液の防錆成分として使用した際に、フィルターおよびイオン交換樹脂にトラップされやすく、水性放電加工液の防錆性が維持できないおそれがある。
【００１５】
炭素数が６〜２４の脂肪酸としては、例えば、リグノセリン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）２２ＣＯＯＨ）、ベヘン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）２０ＣＯＯＨ）、アラキジン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１８ＣＯＯＨ）、ステアリン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨ）、イソステアリン酸（（ＣＨ３）２ＣＨ（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨ）、パルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨ）、ミリスチン酸    （ＣＨ３（ＣＨ２）１２ＣＯＯＨ）、ラウリン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１０ＣＯＯＨ）、カプリン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）８ＣＯＯＨ）、ノナン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ）、カプリル酸（ＣＨ３（ＣＨ２）６ＣＯＯＨ）、カプロン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＯＯＨ）などの飽和脂肪酸；エルカ酸（ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）１１ＣＯＯＨ）、α−リノレン酸（ＣＨ３（ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ）３（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ）、γ−リノレン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）３（ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ）３（ＣＨ２）４ＣＯＯＨ）、リノール酸（ＣＨ３（ＣＨ２）３（ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ）２（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ）、オレイン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ）、ゾーマリン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）５ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ）、ヒラゴ酸（ＣＨ３（ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ２）３（ＣＨ２）２ＣＯＯＨ）、ツズ酸（ＣＨ３（ＣＨ２）８ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＯＯＨ）、リンデン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）６ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＯＯＨ）、トウハク酸（ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２ＣＯＯＨ）、リシノレイン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）５ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ）などの不飽和脂肪酸を挙げることができる。これらの脂肪酸は、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１６】
本発明に用いられるショ糖脂肪酸エステルとしては、例えば、ショ糖ベヘン酸エステル、ショ糖ステアリン酸エステル、ショ糖パルミチン酸エステル、ショ糖ミリスチン酸エステル、ショ糖ラウリン酸エステル、ショ糖カプリン酸エステル、ショ糖カプリル酸エステル、ショ糖エルカ酸エステル、ショ糖オレイン酸エステル、ショ糖リシノレイン酸エステルなどを挙げることができる。これらのショ糖脂肪酸エステルは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ショ糖ラウリン酸エステル、ショ糖ミリスチン酸エステル、ショ糖パルミチン酸エステル、ショ糖オレイン酸エステル、ショ糖ステアリン酸エステルが好ましく、特に、ショ糖ラウリン酸エステルが好適である。
【００１７】
本発明に用いられるショ糖脂肪酸エステルは、ＨＬＢ（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ  Ｂａｌａｎｃｅ）が、１０以上であることが好ましく、より好ましくは１１以上、さらに好ましくは１２以上であることが望ましい。ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢを１０以上とすることにより、ショ糖脂肪酸エステルの水への溶解性を高めることができる。
【００１８】
また、本発明に用いられるショ糖脂肪酸エステルは、モノエステル、ジエステル、トリエステルなどをそれぞれ単独で使用してもよいし、これらの混合物を使用してもよい。なお、モノエステル、ジエステル、トリエステルなどの混合物が好適に使用される。前記混合物を使用する場合には、ショ糖脂肪酸エステル中のモノエステルの含有率が５０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは５５質量％以上、さらに好ましくは６０質量％以上である。ショ糖脂肪酸エステル中のモノエステルの含有率を５０質量％以上とすることにより、ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢを高くすることができ、水への溶解性を高めることができる。
【００１９】
本発明の水性放電加工液中の前記ショ糖脂肪酸エステルの含有率は、０．００３質量％以上が好ましく、より好ましくは０．００５質量％以上であり、１．０質量％以下が好ましく、より好ましくは０．２質量％以下である。ショ糖脂肪酸エステルの含有率が０．００３質量％未満では、水性放電加工液の防錆性能が不十分となるおそれがある。また、ショ糖脂肪酸エステルの含有率が１．０質量％を超えると、水性放電加工液中の有機物量が多くなり、放電加工時に生成する炭酸イオン濃度が上昇する。そのため、イオン交換樹脂の消費が多くなったり、泡立ちが多くなったりして、作業性が悪くなり不経済となる傾向がある。
【００２０】
前記ショ糖脂肪酸エステルの防錆機構は、必ずしも明らかでないが、放電加工の被加工物を浸漬処理した際に、被加工物が撥水することから次のように考えることができる。すなわち、例えば、被加工物が金属である場合には、親水性の極性基である水酸基を多数有するショ糖部が金属に対して吸着することにより、金属表面に撥水被膜を形成して防錆効果を示していると考えられる。なお、ポリエチレンオキサイドを極性基とする非イオン活性剤（例えば、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル）では防錆性がなく、金属表面に撥水被膜が形成されないことから、上記のような防錆機構は、ショ糖脂肪酸エステルの特性と考えられる。
【００２１】
本発明の水性放電加工液は、前記ショ糖脂肪酸エステルに加えて、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ブチルジグリコール、フェニルグリコール、フェニルジグリコール、１，２−オクタンジオールなどのグリコール類を含有してもよい。これらの溶剤を含有させることにより、ショ糖脂肪酸エステルの水への溶解性を高めることができる。これらの溶剤は、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ブチルジグリコール、フェニルグリコール、フェニルジグリコール、１，２−オクタンジオールなどのグリコール類が好ましく、特に、ブチルジグリコールが好適である。
【００２２】
また、本発明の水性放電加工液は、ソルビトール、マンニット、キシリトール、マルチトール、澱粉などの糖類を含有しても良い。これらの糖類を含有させると、水溶性化した糖類によって、ショ糖脂肪酸エステルの水への溶解性を一層高めることができる。
【００２３】
前記アルコール類、グリコール類および／または糖類を含有させる場合には、水性放電加工液中の前記アルコール類などの含有率を、０．５質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．４質量％以下、さらに好ましくは０．３質量％以下である。前記アルコール類などの含有率が０．５質量％を超えると、水性放電加工液中の有機物量が多くなり、放電加工時に生成される炭酸イオン濃度が上昇するため、イオン交換樹脂の消費が増大し不経済となる傾向がある。
【００２４】
また、本発明の水性放電加工液は、本発明の効果を損なわない程度に、さらに消泡剤を含有しても良い。前記消泡剤としては、グリコール系、シリコン系など従来使用されているものを挙げることができる。前記シリコン系消泡剤の具体例を商品名で例示すると、信越化学工業社製の「ＫＭ−７３Ａ」、「ＫＦ−９６」、「ＫＳ−６０４」、ダウコーニングアジア社製のＦＳアンチフォーム「ＤＫ  Ｑ１−１２４７」などが挙げられる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００２６】
表１および表２に示す組成となるように各材料を混合して、水性放電加工液Ｎｏ．１〜１９を調製し、得られた水性放電加工液について導電率の測定、防錆試験およびイオン交換樹脂通液試験を行った。結果を表１〜３に示した。
【００２７】
以下、水性放電加工液の導電率の測定方法、防錆試験方法およびイオン交換樹脂通液試験方法について説明する。
【００２８】
（１）導電率の測定
各水性放電加工液の導電率は、電気伝導率計（ＡＢ−６型、オルガノ社製）を用いて測定した。
【００２９】
（２）防錆試験
防錆試験は、５００ｍｌビーカーに水性放電加工液４００ｍｌを量り取り、この水性放電加工液中に試験片（ＳＰＣＣ：冷間圧延鋼板、＃２４０研磨、６０×８０×１．２ｍｍ）を入れて、２５℃で４８時間浸漬放置した後、試験片のさび発生度を評価した。なお、試験片の作製およびさび発生度の評価は、ＪＩＳ  Ｋ  ２２４６：２００７に基づいて行った。
【００３０】
さび発生度は、以下の等級で表示した。
Ａ級：さび発生度が０％
Ｂ級：さび発生度が１％〜１０％
Ｃ級：さび発生度が１１％〜２５％
Ｄ級：さび発生度が２６％〜５０％
Ｅ級：さび発生度が５１％〜１００％
【００３１】
（３）イオン交換樹脂通液試験
５００ｍｌビーカーに水性放電加工液５００ｍｌを量り取り、この水性放電加工液をスターラーで攪拌しながら、循環ポンプを用いて、陽イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲ１２０Ｂ、オルガノ社製）１５ｍｌを充填したカラム、および陰イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ４００、オルガノ社製）１５ｍｌを充填したカラムに通液するよう循環させた（流速：１５ｍｌ／ｍｉｎ、温度：２５℃）。なお、通液開始時のカラムおよびカラムに接続されたチューブ中に残留する脱イオン水量は５０ｍｌであった。
【００３２】
そして、通液開始から、０、３０、６０、１２０、１８０、２４０分後の水性放電加工液中の防錆成分濃度を、紫外可視分光光度計（Ｖ−６３０、日本分光社製）を用いて測定し、０分における防錆成分濃度を１００％として変化率を算出した。なお、イオン交換樹脂通液試験は、加工液Ｎｏ．６（防錆成分：ショ糖オレイン酸エステル）、Ｎｏ．１４（防錆成分：ベンゾトリアゾール）、Ｎｏ．１５（防錆成分：アミゾールＬＤＥ）について行い、それぞれの防錆成分濃度は、２６９ｎｍ、２６５ｎｍ、２６５ｎｍで測定した。
【００３３】
【表１】
0005205574.tif 000002
サーフホープＣ−１２１６：ショ糖ラウリン酸エステル、三菱化学フーズ社製（ＨＬＢ＝１６、モノエステル含有率８０質量％）
サーフホープＣ−１７１５：ショ糖オレイン酸エステル、三菱化学フーズ社製（ＨＬＢ＝１５、モノエステル含有率７０質量％）
サーフホープＣ−１８１６：ショ糖ステアリン酸エステル、三菱化学フーズ社製（ＨＬＢ＝１５、モノエステル含有率７０質量％）
ブチルジグリコール：ジエチレングリコールモノブチルエーテル、試薬特級、関東化学社製
Ｄ−ソルビトール：試薬１級、関東化学社製
シリコン系消泡剤：ＫＭ−７３Ａ、信越化学工業社製
【００３４】
【表２】
0005205574.tif 000003
ベンゾトリアゾール：Ｃ．Ｖ．Ｉ．キレスト社製
アミゾールＬＤＥ：ラウリン酸ジエタノールアミド、川研ファインケミカル社製
１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）エタン：試薬、関東化学社製
ラミゲンＥＳ−６０：ポリオキシエチレンラノリン脂肪酸エステル、第一工業製薬社製（ＨＬＢ＝１３）
ノイゲンＥＳ−１６９：ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、第一工業製薬社製（ＨＬＢ＝１３．５）
ソルゲンＴＷ−８０：ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、第一工業製薬社製（ＨＬＢ＝１５）
ポリエチレングリコール４００：試薬特級、関東化学社製
【００３５】
【表３】
0005205574.tif 000004
【００３６】
表１に示した加工液Ｎｏ．１〜１０は、いずれも防錆成分として、少なくとも１種のショ糖脂肪酸エステルを含有する水性放電加工液である。これらの加工液では、いずれも導電率が２．３μＳ／ｃｍ以下という低い値であり、防錆性能も高いものであった。また、ショ糖脂肪酸エステルの含有率が等しい加工液Ｎｏ．１，４，７を比較すると、加工液Ｎｏ．１の防錆性能が最もよいことから、ショ糖ラウリン酸エステル（サーフホープＣ−１２１６）、ショ糖オレイン酸エステル（サーフホープＣ−１７１５）およびショ糖ステアリン酸エステル（サーフホープＣ−１８１６）の中では、ショ糖ラウリン酸エステルが最も防錆性能に優れることがわかる。なお、加工液Ｎｏ．１０については、ショ糖脂肪酸エステルの含有率が小さいため、防錆性能が若干劣る結果となった。
【００３７】
表２に示した加工液Ｎｏ．１１〜１９は、いずれも防錆成分として、ショ糖脂肪酸エステルを含有しない水性放電加工液である。加工液Ｎｏ．１１〜１４は、防錆成分としてベンゾトリアゾールを含有するが、これらの加工液では、ベンゾトリアゾールの含有率が低い加工液Ｎｏ．１１〜１３では防錆性能が十分でなく、ベンゾトリアゾールの含有率が高い加工液Ｎｏ．１４では、防錆性能には多少優れるが、導電率が３．３μＳ／ｃｍと高い値であった。加工液Ｎｏ．１５は、防錆成分としてイソノナン酸ジエタノールアミドを含有するものであり、防錆性能には多少優れるが、導電率が３．１μＳ／ｃｍと高い値であった。そして、加工液Ｎｏ．１６〜１９は、いずれも防錆性能が十分でなかった。
【００３８】
また、表３に示したように、イオン交換樹脂通液試験においては、非イオン活性剤であるショ糖脂肪酸エステルを防錆成分とする加工液Ｎｏ．６は、６０分後には防錆成分濃度が若干低下しているが、その後は、２４０分後まで一定の濃度を示した。一方、ベンゾトリアゾールを防錆成分とする加工液Ｎｏ．１４は、時間の経過とともに防錆成分濃度が低下し、１８０分後では濃度が低下しすぎて防錆成分濃度を測定できなかった。これは防錆成分として用いられているベンゾトリアゾールは、アルカリ性で溶解する酸性物質であるため、イオン交換樹脂によって吸着除去されたと考えられる。また、アミゾールＬＤＥを防錆成分とする加工液Ｎｏ．１５も、時間の経過とともに防錆成分濃度が低下し、１８０分後では濃度が低下しすぎて防錆成分濃度を測定できなかった。これは防錆成分として用いられているアミゾールＬＤＥは、その水溶液のｐＨが１０と高いため、イオン交換樹脂によって吸着除去されたと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、被加工物や加工設備に対する防錆性能を有する水性放電加工液に有用である。